一种大尺度结构随机湍流风场的高效模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种大尺度结构随机湍流风场的高效模拟方法，包括将3nV

【技术实现步骤摘要】
一种大尺度结构随机湍流风场的高效模拟方法


[0001]本专利技术涉及一种模拟方法，具体为一种大尺度结构随机湍流风场的高效模拟方法，属于随机灾害建模


技术介绍

[0002]输电塔架、大跨桥梁等大尺度湍流风敏感结构，是维持城市正常运营、且对国计民生有重大影响的生命线工程。由于风荷载的复杂性以及其引起的结构非线性行为，在设计中，随机湍流风荷载成为控制上述大尺度风敏感柔性结构的主导因素。
[0003]风湍流场的DPOD方法通过单点的PSD矩阵和不同点PSD矩阵的POD分解来实现。然而，模拟点数增加影响模拟效率的桎梏阻碍了该方法在工程实践中的广泛应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种大尺度结构随机湍流风场的高效模拟方法。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种大尺度结构随机湍流风场的高效模拟方法，包括模拟方法包括以下步骤：
[0006]步骤一、将3nV
‑
1D随机湍流风场分离为2nV
‑
1D和n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺度结构随机湍流风场的高效模拟方法，其特征在于，所述高效模拟方法包括以下步骤：步骤一、将3nV
‑
1D随机湍流风场分离为2nV
‑
1D和nV
‑
1D两个随机向量，根据顺向和竖向湍流分量均与横向湍流分量不相关假设，将其双边
‑
功率谱密度矩阵表示为：式中，S
v
(ω)为nV
‑
1D随机向量过程V(t)＝[v1(t),v2(t),
…
,v
n
(t)]
T
的功率谱密度(PSD)矩阵；S
uw
(ω)为2nV
‑
1D随机向量过程W
i
(t)＝[u
i
(t),w
i
(t)]
T
的PSD矩阵；其中，W
i
(t)的功率谱密度矩阵为：式中，式中，为湍流分量u
i
(t)和w
i
(t)的相干函数；步骤二、2nV
‑
1D随机向量过程的POD
‑
SRM混合表达，由谱分析理论可知：式中，复值正交增量过程满足零均值，其增量存在谱本征变换形式：其中，同样为复值正交增量过程；谱主分量过程的PSD矩阵其元素和分别为的特征值和特征向量矩阵；若将谱本征变换应用于第j点，则与有如下关系：对式(5)两边取期望，得任意两点向量过程的PSD矩阵：式中，为谱主分量过程Q
i
(t)与Q
j
(t)的PSD矩阵；步骤三、nV
‑
1D随机向量过程的SRM表达，
根据SRM方法，将PSD矩阵进行Cholesky分解，nV
‑
1D随机向量过程V(t)＝[v1(t),v2(t),
…
,v
n
(t)]
T
表示为：式中，为下三角矩阵H
ν
(ω)中的元素，H
ν
(ω)为S
v
(ω)经Cholesky分解得到的矩阵，即S
v
(ω)＝H
ν
(ω)H
ν
(ω)
*T
；步骤四、基于随机函数的随机湍流风场模拟，通过构造随机函数，将正交随机变量集表示为如下形式：式中：m，r＝1，2，3；p，q＝1,2,
…
,n；k,l＝1,2,
…
,N；基本随机变量Θ＝(Θ1,Θ2,Θ3)相互独立且均服从[0,2π)上的均匀分布；将式(15)代入式(13)和式(14)中，最终得到2nV
‑
1D随机向量过程W
i
(t)和nV
‑
1D随机向量过程v
i
(t)的随机函数表达：(t)的随机函数表达：步骤五、引入FFT算法，在式(16)和式(17)中的频率上引入FFT算法。2.根据权利要求1所述的高效模拟方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫龙，阮鑫鑫，姜云木，谭淳元，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：